У двумерных материалов, складываясь из очень узких слоев, каковые являются несколькими толстыми атомами, имеется неповторимые особенности, каковые всецело отличаются, чем обычные трехмерные версии. известный пример этого – графен, что сделан из единственных слоев атомов углерода. В 2011 новый класс двумерных материалов синтезировался в Университете Дрекселя в Филадельфии (Пенсильвания, США).
Известный как MXenes, материалы сделаны из карбидов металла перехода, и азотирует, где M обозначает металл перехода, таковой как титан, ванадий, либо молибден, X возможно углеродом и/либо азотом, и большое количество составов дешёвы (примерно 30 были уже экспериментально показаны, и десятки более ожидаются). Один таковой MXene – карбид титана, Ti (3) C (2).Получение желаемого MXene в большинстве случаев включает окольный процесс: Слоистые карбиды и азотируют, известный как фазы МАКСА, выборочно запечатлены с гидрофтористой кислотой, дабы удалить слои «A» элемента, что есть элементом группы 13 либо 14, таким как алюминий, кремний либо германий.
Так карбид титана возможно взят, запечатлев алюминий из карбида алюминия титана (Ti (3) AlC (2)). Но данный стартовый материал дорогой, и производство сложно. Наоборот, кремниевый аналог, карбид кремния титана (Ti (3) SiC (2)), коммерчески дешёвый и менее дорогой.
Ti (3) SiC (2) первенствовал фазой МАКСА исследователи Drexel, которых делают выводы, дабы выборочно запечатлеть в 2011, но синтез потерпел неудачу, применяя одну лишь гидрофтористую кислоту, по причине того, что кремниевые атомы очень сильно связаны со смежными атомами металла перехода.Команда во главе с Юрием Гогоци в Университете Дрекселя сейчас развивала успешное изменение этого процесса. Додавая окислитель, исследователи имели возможность ослабить кремниевые связи и окислить кремний. Применяя смеси гидрофтористой окислителя и кислоты как азотная кислота, перекись водорода либо перманганат калия, команда произвела карбид титана MXene, выборочно удалив кремний из Ti (3) SiC (2).
Процесс картины оставляет сзади стопки карбида титана, что возможно расслоен, дабы сделать хлопья, каковые составляют примерно 1 миллимикрон в толщине. Исследователи применяли данный способ, дабы сделать эластичным, электрически проводящие фильмы карбида титана на довольно большом масштабе.
Данный новый способ имел возможность сделать производство MXenes легче, и открыть пути для производства нового MXenes и связал двумерные материалы от содержащих кремний предшественников, расширив семью 2D нанолистов, дешёвых ученым и инженерам.